基于窄带光谱图像分析的小麦冠层植被指数测量方法研究

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作者 余洪锋 徐焕良 +4 位作者 丁永前 杨紫楠 窦祥林 李庆 关心桐 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期189-199,共11页

[目的]针对小麦生长早期植被指数易受土壤背景干扰的问题,提出了一种基于窄带光谱图像分析的小麦植被指数测量方法。[方法]构建了多镜头结构的窄带光谱图像获取装置,实时获取656和770 nm的田间小麦窄带光谱图像。运用简单线性聚类(simpl... [目的]针对小麦生长早期植被指数易受土壤背景干扰的问题,提出了一种基于窄带光谱图像分析的小麦植被指数测量方法。[方法]构建了多镜头结构的窄带光谱图像获取装置,实时获取656和770 nm的田间小麦窄带光谱图像。运用简单线性聚类(simple linear iterative clustering, SLIC)和VGG16(visual geometry group network 16)全卷积神经网络对小麦近红外窄带光谱图像进行超像素聚类和分类,把交并比(Qseg)、综合评价指标(F值)、精度(Precision)作为分割精度评价指标,分析传统阈值分割方法和本研究方法去土壤背景干扰的性能差异。去除土壤背景后的窄带光谱图像采用太阳光免白板标定方法计算植被指数,并与GreenSeeker RT200的实测数据进行对比分析,定性定量评价本研究方法去除土壤背景干扰的性能。[结果]试验共采集12个小麦品种、2个施氮水平、24块种植小区图像,Qseg、Precision和F值的平均值分别为90.41%、80.82%和72.73%,分割性能均优于传统的阈值分割方法。针对相同测试田块,GreenSeeker RT200测量的各小区归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)变异系数的最大值、平均值和标准差分别为47.12%、33.61%、10.17%,而本测量方法的各小区NDVI的相应指标值分别为18.59%、9.61%、3.88%;当采样小区小麦封行后,本方法所提取的NDVI与GreenSeeker RT200的测量值具有较高的相关性,决定系数为0.895 9。[结论]该方法可以完成复杂土壤背景、大田光照变化条件下的小麦窄带光谱图像的冠层提取与植被指数测量,可为多镜头结构的作物冠层反射光谱仪的优化设计提供参考。 展开更多

关键词 小麦 窄带光谱图像 冠层分割 VGG16神经网络 超像素 植被指数

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小麦播种机播量控制参数自校正方法 被引量：2

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作者 丁永前 陈冲 +3 位作者 余洪锋 张洪达 窦祥林 刘卓 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期31-37,275,共8页

针对传统外槽轮式播量控制系统因流量-转速标定关系失偏而导致控制精度下降的问题,提出了一种通过动态校正控制参数保持播量控制精度的方法,该方法采用基于氮气弹簧为支撑力、S型称重传感器为拉力的称重式播量检测系统,利用两类传感器... 针对传统外槽轮式播量控制系统因流量-转速标定关系失偏而导致控制精度下降的问题,提出了一种通过动态校正控制参数保持播量控制精度的方法,该方法采用基于氮气弹簧为支撑力、S型称重传感器为拉力的称重式播量检测系统,利用两类传感器加权信号与实际播量方程的线性组合实现原始传感信号滤波的独特测量特性,构建播量检测算法,并根据播量动态检测结果对基于流量-转速标定关系的控制参数作动态校正,实现播量的本质闭环控制,保持控制精度的稳定。利用搭建的播种机测试平台,开展了基于播量检测的播量控制参数未校正和自校正动态试验。在所有的测试过程中,播量检测结果与实际结果之间的绝对相对偏差最大值、平均值和标准差分别为4.52%、2.68%和1.14%;播量控制参数未校正时,实际值与目标值之间的绝对相对偏差最大值、平均值和标准差分别为18.38%、17.06%和1.21%,而引入控制参数自校正后,实际值和目标值之间的绝对相对偏差的最大值和平均值分别下降至3.70%和2.61%,标准差为0.67%。试验结果表明:基于加权信号的播量检测方法能有效获取播种机的实际播量信息,实现播量控制参数自校正,有效维持播量控制系统的控制精度。 展开更多

关键词 小麦播种机 播量检测 自校正 加权信号 滤波

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施肥机施肥性能检测装置的设计与试验 被引量：14

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作者 余洪锋 丁永前 +3 位作者 谭星祥 毕伟平 王波 丁为民 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期511-517,共7页

[目的]为了评价施肥机实时施肥效果,设计了一种基于皮带秤的施肥机施肥性能检测装置。[方法]该装置可以检测排肥口的实时流量,同时利用皮带秤的运行速度模拟施肥机的田间行驶速度,在室内实现施肥机单位面积实时施肥性能的检测。[结果]... [目的]为了评价施肥机实时施肥效果,设计了一种基于皮带秤的施肥机施肥性能检测装置。[方法]该装置可以检测排肥口的实时流量,同时利用皮带秤的运行速度模拟施肥机的田间行驶速度,在室内实现施肥机单位面积实时施肥性能的检测。[结果]精度测量试验表明:检测装置能检测施肥机的动态施肥特性,其计量相对误差平均值为1.76%,方差1.03%。应用检测装置对苏南地区应用广泛的外槽轮式施肥机的施肥性能进行了测定,结果表明:检测装置能有效测定排肥口流量和单位面积施肥量的动态特性。[结论]在满足施肥流量要求的前提下,减小槽轮开度和增加槽轮齿数有利于改善槽轮式施肥机的施肥特性。 展开更多

关键词 变量施肥 施肥性能 单位面积施肥量 实时流量 皮带秤

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小田块变量施肥系统优化设计与应用 被引量：16

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作者 余洪锋 丁永前 +4 位作者 刘海涛 朱文倩 刘国强 傅秀清 丁为民 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期35-41,共7页

针对苏南地区推广变量施肥存在的施肥策略过于精细化导致高密度土壤信息不易获取和普通的施肥机械难以达到播量精度等主要技术障碍,该文建立了一种简单实用的变量施肥方案,在现有机械式播种施肥机基础上进行了自动化改造,构建了一套基... 针对苏南地区推广变量施肥存在的施肥策略过于精细化导致高密度土壤信息不易获取和普通的施肥机械难以达到播量精度等主要技术障碍,该文建立了一种简单实用的变量施肥方案,在现有机械式播种施肥机基础上进行了自动化改造,构建了一套基于简易电子处方图系统的变量施肥系统;变量施肥作业时,以单个自然田块为处理单元,依托所建立的简单实用的电子处方图系统,实现多种肥料按需配比、同一田块均匀施肥、不同田块变量施肥的功能。为提高播量精度和播量稳定性,对普通精度GPS模块的数据进行了差分和卡尔曼滤波处理,对外槽轮施肥播种器结构进行了优化设计。田间试验结果表明:电子处方图运行结果准确,施肥播种机工作稳定,种子和肥料的最大和平均播量误差分别为3.91%和2.09%,最大和平均动态误差分别为4.52%和1.48%。该研究可为苏南小田块地区推广变量施肥提供技术参考。 展开更多

关键词 农业机械 设计 试验 变量施肥 自然田块

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基于通用控制器和Matlab的倒立摆实验平台的构建 被引量：3

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作者 余洪锋 张欢 +4 位作者 丁永前 窦祥林 李俊龙 孟为国 何瑞银 《高校实验室工作研究》 2017年第3期69-73,共5页

倒立摆实验平台是目前多数高校自动化专业必备的实验设备,但商用化实验平台的硬件控制系统往往作为核心技术内容而被封装保密,使用者一般只能在上位机上进行控制参数设置,实践创新能力的培养十分有限。由于产品的升级换代,已有的软件系... 倒立摆实验平台是目前多数高校自动化专业必备的实验设备,但商用化实验平台的硬件控制系统往往作为核心技术内容而被封装保密,使用者一般只能在上位机上进行控制参数设置,实践创新能力的培养十分有限。由于产品的升级换代,已有的软件系统无法在新的操作系统中应用,而厂家开发的新软件系统又往往与原硬件系统不能匹配,造成实验设备的闲置和浪费。本文采用通用控制器构建新的倒立摆硬件控制系统,保留原有倒立摆的本体、传感器和驱动电机,利用MatlabSimulink的Real-time Windows Target功能组件在Simulink平台上搭建倒立摆的实时控制程序,实现了倒立摆实验系统软硬件控制系统的通用化重构。该重构方式,不但具有通用性,不受操作系统和平台开发软件升级影响,而且能为学生提供更加自主的创新实践空间,在实际教学过程中起到很好的教学效果。 展开更多

关键词 倒立摆 实践教学 MATLAB 实时控制 通用控制器

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交互式实物与仿真同步运行系统的构建

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作者 余洪锋 闵福其 +2 位作者 王波 毕伟平 丁永前 《高校实验室工作研究》 2016年第1期34-37,共4页

计算机仿真是现代工程教育必不可少的手段,然而实物运行结果难以用仿真全面表达,构建实物和仿真同步运行系统可以将仿真和实体对象有效结合起来,产生互补效果,深化学生对知识的理解。采用通用串口技术和Matlab的实时仿真功能,构建一套... 计算机仿真是现代工程教育必不可少的手段,然而实物运行结果难以用仿真全面表达,构建实物和仿真同步运行系统可以将仿真和实体对象有效结合起来,产生互补效果,深化学生对知识的理解。采用通用串口技术和Matlab的实时仿真功能,构建一套交互式实物与仿真同步运行的系统,基于Matlab-GUI开发该系统软件,系统通过串口实时采集和控制电机转速,并在GUI软件界面同步运行预建的仿真模型。该系统在自控控制原理课程实践教学环节中进行了应用,取得了很好的教学效果。我们提出的实物和仿真同步运行系统的构建方法可用于对实物系统的快速改造,将仿真和实体系统进行有效融合,提高教学效果。 展开更多

关键词 Matlab-GUI 实时仿真 串口通讯 实践教学

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基于双目视觉的主从式果园作业车辆自主跟随系统设计 被引量：5

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作者 毕伟平 张欢 +3 位作者 瞿振林 丁永前 余洪锋 王波 《湖南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期344-348,共5页

将黑白棋盘格特征板固定于引导车辆作为跟随特征,通过固定于跟随车辆的双目视觉系统,获取黑白棋盘特征板上各角点的三维信息,分析该信息,得到引导车辆相对于跟随车辆的车辆间距、横向偏移及航向偏角,利用该导航信息实现跟随车辆的自动跟... 将黑白棋盘格特征板固定于引导车辆作为跟随特征,通过固定于跟随车辆的双目视觉系统,获取黑白棋盘特征板上各角点的三维信息,分析该信息,得到引导车辆相对于跟随车辆的车辆间距、横向偏移及航向偏角,利用该导航信息实现跟随车辆的自动跟随,建立了主从式果园作业车辆的跟随系统。双目视觉系统在不同光强下静态性能测试结果表明,双目系统生成导航参数偏差与日间光强无明显相关性,体现出双目系统对外界光环境变化有良好的适应性。在果园环境下,对该系统进行性能测试,结果系统导航信息生成频率为4.0 Hz,横向偏移平均偏差为3.68 cm,车辆间距平均偏差为8.24 cm,航向偏角平均偏差为2.32°,表明所构建的跟随系统能实现对引导车辆的自动实时跟随。 展开更多

关键词 主从式果园车辆 双目视觉 自动导航

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基于动态称量原理的泛函式播种施肥量检测方法 被引量：5

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作者 丁永前 刘卓 +3 位作者 陈冲 刘海龙 罗俊 余洪锋 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期146-154,共9页

针对动态检测播种施肥量的测量系统易受振动干扰影响且难消除的问题,本文采用高压氮气弹簧的支撑力和S型传感器的拉力组合成称量式播量检测装置,利用压力和拉力之间存在力向相反、幅值呈比例的互补特性,提出了一种泛函式播量检测方法,... 针对动态检测播种施肥量的测量系统易受振动干扰影响且难消除的问题,本文采用高压氮气弹簧的支撑力和S型传感器的拉力组合成称量式播量检测装置,利用压力和拉力之间存在力向相反、幅值呈比例的互补特性,提出了一种泛函式播量检测方法,该方法构建了以目标播量函数为变量的泛函,通过求取泛函极值确定目标播量函数。利用外槽轮式小麦播种施肥机平台,在不同目标播量(225、300、375 kg/hm^(2))和不同车速(3、5 km/h,3~7 km/h变速)下开展了18组室外车载式小麦播种交叉试验,并应用泛函式播量检测方法获取累积播量和动态播量信息。累积播量的绝对相对偏差的最大值、平均值和标准差分别为5.61%、2.26%和1.58%;动态播量的检测数据在作业面积较小时(少于0.020 hm^(2)时)存在较大波动,随着作业面积的增加呈明显收敛趋势,动态播量稳定阶段(作业面积大于0.033 hm^(2)),所有测试最大绝相对偏差为9.61%,单次测试中,最大平均值为4.73%,最大标准差为1.97%。试验结果表明,泛函式播量检测方法能有效获取动态播量和累积播量信息,为播种施肥机的播量检测提供了一种测量方法。 展开更多

关键词 精准农业 播量检测 泛函式 动态称量

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中非农业机械应用技术培训方案设计 被引量：2

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作者 顾家冰 窦祥林 +2 位作者 余洪锋 孟为国 何瑞银 《中国农机化学报》 北大核心 2022年第5期218-221,共4页

科学技术转移和科技人才培训是中国援助非洲的重要组成部分。通过阐述“一带一路”背景下非洲农业机械应用技术人才培养的背景及意义,提出当前非洲农业机械技术应用方面还存在农业生产方式落后,农业机械工业基础薄弱,推广人员严重缺乏... 科学技术转移和科技人才培训是中国援助非洲的重要组成部分。通过阐述“一带一路”背景下非洲农业机械应用技术人才培养的背景及意义,提出当前非洲农业机械技术应用方面还存在农业生产方式落后,农业机械工业基础薄弱,推广人员严重缺乏农业机械相关的专业技能和知识等诸多问题。在了解当地农机推广人员专业技能和知识水平基础上,制定农业机械设计、制造、农业机械化规划、应用管理方面的培训计划,开展订单式人才培训项目。为保障中非农业机械应用技术培训的实施,需构建质量保障体系,完善教学质量标准,完善教学质量管理制度,强化教学条件建设,发挥师资队伍优势。 展开更多

关键词 中非 “一带一路” 农业机械应用技术 订单式培训

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变极性方波电源研制 被引量：6

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作者 罗树方 余洪锋 《电焊机》 1998年第2期1-4,共4页

变极性交流方波电源是当前铝合金材料焊接的最佳设备。通过研制，对该电源的实施方案、组成部分及调试中的一些问题进行了试验分析，得到了初步结果，为今后开发提供了极其重要的依据。

关键词 变极性 方波电源 功率场效应管 二次逆变桥

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农业工程实验室运行管理模式——以南京农业大学工学院为例

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作者 窦祥林 余洪锋 +4 位作者 顾家冰 安秋 郑广隶 於海明 何瑞银 《农业工程》 2022年第8期108-111,共4页

南京农业大学工学院教改团队对农业工程相关专业的教学大纲、教学方法、课程实验、创新能力训练等实践教学任务进行改革,并结合农业工程实验室实际情况,经过不断地探索和实践,在实验教学中心形成了“学生为本、强化基础、注重能力、促... 南京农业大学工学院教改团队对农业工程相关专业的教学大纲、教学方法、课程实验、创新能力训练等实践教学任务进行改革,并结合农业工程实验室实际情况,经过不断地探索和实践,在实验教学中心形成了“学生为本、强化基础、注重能力、促进创新、提高素质”全过程管控的实验教学模式。实践证明,这种管理模式有利于实践教学管理和实验设备维护,在实验室管理实践中取得了良好效果。 展开更多

关键词 农业工程 实验室管理 实践教学

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刮板输送式大棚有机肥排肥装置的设计与试验 被引量：3

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作者 徐勇 宋明翰 +2 位作者 孙国峻 余洪锋 何瑞银 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期79-87,共9页

【目的】解决现有有机肥排肥装置排肥稳定性差的问题,提高大棚内有机肥施撒机械化水平,设计一种刮板输送式大棚有机肥排肥装置。【方法】以苏南地区草莓种植大棚为例,依据大棚基本尺寸参数和草莓种植农艺要求,确定排肥装置设计的主要要... 【目的】解决现有有机肥排肥装置排肥稳定性差的问题,提高大棚内有机肥施撒机械化水平,设计一种刮板输送式大棚有机肥排肥装置。【方法】以苏南地区草莓种植大棚为例,依据大棚基本尺寸参数和草莓种植农艺要求,确定排肥装置设计的主要要求。结合散体力学理论对设计的排肥装置关键结构和参数进行分析和确定,确定影响排肥量稳定性的主要因素为排肥轴转速和排肥器开度。搭建室内有机肥排肥试验平台,进行转速与排肥量单因素试验和两因素五水平的响应面试验。【结果】转速与排肥量相关性试验结果表明,在试验设定的转速和开度范围内,不同开度条件下,转速和排肥量均呈良好的线性关系,整体的决定系数大于0.9857,排肥量可通过实时调节开度和转速实现调节。响应面试验结果表明,排肥范围内排肥量稳定性较好,排肥轴转速对于排肥稳定性变异系数的影响大于排肥器开度。当排肥器开度为30.42 mm、排肥轴转速为51.5 r/min时,排肥稳定性变异系数结果最优,为1.84%。验证试验结果表明,变异系数相对误差不大于5%,变异系数相对误差均值仅为2.95%,符合要求。对比验证试验表明,常用的螺旋式有机肥排肥器的排肥稳定性变异系数均值为6.12%,本文设计的刮板输送式有机肥排肥器有效提高了有机肥的排肥稳定性。【结论】设计的刮板输送式排肥装置具有较好的排肥性能,能够满足设施大棚内有机肥施肥作业要求。 展开更多

关键词 有机肥 刮板 受力分析 排肥稳定性 优化试验

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农机专业实践教学体系的构建——以南京农业大学工学院为例

13

作者 徐功迅 余洪锋 +5 位作者 窦祥林 邱威 郑广隶 戴佳飞 丁家前 何瑞银 《高校实验室工作研究》 2018年第4期130-131,共2页

构建农业机械化及其自动化专业实践教学体系的根本目的在于,培养农机专业人才的实验能力、动手能力、提升学生的批判性思维能力,激发学生创新精神,从而提升学生的综合素质。论文从农机专业的学科属性出发,以南京农业大学工学院为例,探... 构建农业机械化及其自动化专业实践教学体系的根本目的在于,培养农机专业人才的实验能力、动手能力、提升学生的批判性思维能力,激发学生创新精神,从而提升学生的综合素质。论文从农机专业的学科属性出发,以南京农业大学工学院为例,探索了农机专业实践教学体系的构建,实践教学体系的基本内涵及构建农机实践教学体系的必要性。重点从农机人才培养目标、实践教学体系构建、实践教学评价三个层面来开展实践教学,促进学校教育与人才市场的对接,提高农机专业毕业生就业竞争力。 展开更多

关键词 创新实践教学体系 多层次实践教学基地 创新性社会实践教学模式

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基于PID算法的水稻直播机播量控制系统的设计与试验 被引量：9

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作者 赵天才 余洪锋 +4 位作者 郝向泽 何丽楠 何瑞银 李询 窦祥林 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期118-125,共8页

【目的】为了解决现有的机械式水稻直播机镇压轮传动播种导致的漏播以及播量无法同步均匀调节的问题,实现水稻直播机播量自动精准调节。【方法】对现有苏南地区传统机械式水稻直播机进行自动化改造,设计了基于PID调速算法的水稻直播机... 【目的】为了解决现有的机械式水稻直播机镇压轮传动播种导致的漏播以及播量无法同步均匀调节的问题,实现水稻直播机播量自动精准调节。【方法】对现有苏南地区传统机械式水稻直播机进行自动化改造,设计了基于PID调速算法的水稻直播机播量控制系统。该系统在田间播种作业时,由设计的测速轮采集机具作业速度,结合设定的目标播种量和机具作业速度,依据播量控制策略得到排种轴理论转速;利用PID调速算法和编码器测到的排种轴反馈转速对直流电机进行闭环控制,可在线无极调节播量,从而实现精准播种。【结果】该系统排种电机空载时转速调整时间小于0.63 s,最大超调量8.21%,施加12.5 N·m负载时,排种电机最长回调时间为0.32 s。目标设计播量对应转速范围内,转速控制误差最大值小于7.21%,转速误差小于5.21%,田间播量误差小于4.92%。田间车速阶梯变化时,排种转速跟随响应及时,具有较高的排种同步性,与传统机械式水稻直播机相比播量调节性能显著提高。【结论】该系统自动化改造简便,重点改进了播量调节机构,提高了传统播种机播种性能,对传统机械直播机具有较高适配性。 展开更多

关键词 水稻直播机 PID调速算法 控制系统 播种量 自动调节 精准农业

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苏南地区变量施肥电子处方图系统的构建与应用 被引量：6

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作者 李锐 丁永前 +4 位作者 余洪锋 杜莹莹 由静 史红栩 丁为民 《中国农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期124-132,共9页

为在苏南地区农村推广变量施肥技术提供一种可能的实施途径,根据苏南地区的农业生产实践经验,探讨一种简易的农田施肥处方的获取途径,并结合百度地图API构建变量施肥电子处方图系统,对系统结构和实现方法进行了详细介绍,重点讨论农田电... 为在苏南地区农村推广变量施肥技术提供一种可能的实施途径,根据苏南地区的农业生产实践经验,探讨一种简易的农田施肥处方的获取途径,并结合百度地图API构建变量施肥电子处方图系统,对系统结构和实现方法进行了详细介绍,重点讨论农田电子地图的构建与应用普通精度GPS模块实现田块快速定位识别的方法。以江苏省南京市双鱼龙庄13.3hm2试验田为测试对象,在Android设备上构建相应的电子处方图系统,并进行基于自然田块的定位识别性能测定试验和变量施肥试验。试验结果表明:系统测试数据稳定,定位信息经过卡尔曼滤波算法处理后,当测试点距离农田边界<2m时,定位识别正确率达到86.8%,距离边界>2m时,定位识别正确率达到100%。系统指导变量施肥机施肥,其实际播量相对误差小于5.9%。说明本系统能够有效识别作业位置,具备指导田间变量施肥的能力。具备在苏南地区农村推广应用的前景。 展开更多

关键词 百度地图API 电子处方图变量施肥 GPS 定位识别

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